KR20040014239A - Optical fiber preform, method for manufacturing thereof, and optical fiber obtained by drawing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 1,385 nm의 파장에서 광의 전송 손실이 작고, 수소 분위기에 노출될 경우에도 수산(OH)기에 기인한 전송 손실의 증가가 작은 광섬유 프리폼, 상기 광섬유 프리폼의 제조 방법 및 광섬유 프리폼을 드로잉하여 얻어지는 광섬유에 관한 것이다.The present invention is obtained by drawing an optical fiber preform having a small transmission loss of light at a wavelength of 1,385 nm and a small increase in transmission loss due to hydroxyl (OH) group even when exposed to a hydrogen atmosphere, a manufacturing method of the optical fiber preform, and an optical fiber preform. It relates to an optical fiber.
도 1은 종래의 광섬유 소결장치(100)의 구성예를 나타낸다. 소결장치(100)는 용기(14), 히터(22), 가스 도입관(24) 및 구동원(drive source)(16)을 구비한다. 용기(14)는 실리카 유리로 만들어진다. 히터는 용기(14)를 가열하도록 용기(14)의 외주에 배치된다.1 shows a configuration example of a conventional optical fiber sintering apparatus 100. The sintering apparatus 100 includes a vessel 14, a heater 22, a gas introduction tube 24, and a drive source 16. The container 14 is made of silica glass. The heater is disposed on the outer circumference of the vessel 14 to heat the vessel 14.
용기(14)의 저부(底部)에는 가스 도입관(24)이 접속되며, 가스 도입관(24)을 통하여 헬륨(He) 가스 등의 불활성 가스 및 염소(Cl2) 가스 등의 탈수 반응 가스의 혼합 가스가 용기(14) 내에 유입된다.A gas introduction tube 24 is connected to the bottom of the container 14, and the inert gas such as helium gas and the dehydration reaction gas such as chlorine (Cl 2 ) gas are connected through the gas introduction tube 24. Mixed gas flows into the vessel 14.
용기(14)의 정상부(頂上部)에는 배기관(20)이 접속되며, 용기(14)의 저부로부터 유입되는 혼합 가스가 배기관(20_으로부터 배출된다. 구동원(16)은 코어 로드(core rod)(10)에 접속된다.An exhaust pipe 20 is connected to the top of the container 14, and mixed gas flowing from the bottom of the container 14 is discharged from the exhaust pipe 20_. The driving source 16 is a core rod. It is connected to (10).
광섬유 프리폼(12)은 탈수 공정에 앞서 VAD법과 같은 방법에 의해 코어로드(10)의 주위에 형성된다. 구동원(16)은 코어 로드(10)를 용기(14) 속으로 강하시킴으로써 프리폼(12)을 용기(14) 내에 삽입한다. 용기(14)는 가스 도입관(24)으로부터 유입된 혼합 가스의 분위기로 채워지고, 용기(14)의 주위는 히터(22)에 의해 가열된다. 따라서, 용기(14) 내에 삽입된 프리폼(12)은 혼합 가스의 분위기 하에서 가열되어 탈수 및 소결된다.The optical fiber preform 12 is formed around the core rod 10 by a method such as the VAD method prior to the dehydration process. The drive source 16 inserts the preform 12 into the container 14 by lowering the core rod 10 into the container 14. The container 14 is filled with the atmosphere of the mixed gas which flowed in from the gas introduction pipe 24, and the periphery of the container 14 is heated by the heater 22. As shown in FIG. Thus, the preform 12 inserted in the vessel 14 is heated in the atmosphere of the mixed gas to dehydrate and sinter.
도 2는 종래의 일반적 싱글 모드 광섬유에서의 전송 손실과 파장의 관계를 나타낸다. 통신에 사용되는 광의 파장은 저가의 반도체 레이저를 사용할 수 있기 때문에 주로 1,300 nm 부근 또는 1,550 nm 부근이다. 최근 파장다중(Wavelength Division Multiplexing; WDM) 기술의 진보에 따라, 데이터 전송 용량을 증가하기 위해서 1,300 nm 내지 1,600 nm의 파장 대역에서 광을 이용할 필요가 있다.2 shows a relationship between transmission loss and wavelength in a conventional general single mode optical fiber. The wavelength of light used for communication is mainly around 1,300 nm or around 1,550 nm because low-cost semiconductor lasers can be used. With recent advances in Wavelength Division Multiplexing (WDM) technology, it is necessary to use light in the wavelength band of 1,300 nm to 1,600 nm in order to increase the data transmission capacity.
그러나, 도 2에 도시한 바와 같이, 일반적 광섬유의 전송 손실은 1,385 nm 부근의 파장에서 급격히 증가한다. 전송 손실이 증가되면, 장거리 전송을 위해 광을 증폭하고 재생하는 재생기(regenerator)를 늘일 필요가 있으며, 이로 인해 전송 시스템 또는 통신 시스템 전체의 비용이 증가된다.However, as shown in Fig. 2, the transmission loss of a general optical fiber increases rapidly at a wavelength around 1,385 nm. As transmission losses increase, there is a need to increase regenerators that amplify and reproduce light for long distance transmissions, which increases the cost of the transmission system or the entire communication system.
따라서, 1,385 nm 부근의 파장에서의 전송 손실의 급격한 증가를 억제할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to suppress a sudden increase in transmission loss at a wavelength near 1,385 nm.
또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 1,385 nm 부근의 파장에서의 전송 손실의 피크 값과, 도면에 파선으로 나타낸 바와 같이 완만히 감소한 경우의 전송 손실의 값의 차이를 이하에서 OH 피크라 정의한다. 예를 들면, 도 2에 나타낸 OH 피크는약 0.06 dB/km이다. 1,385 nm 부근 파장에서의 전송 손실의 가파른 상승 또는 급격한 증가, 즉 OH 피크는 광섬유에 함유된 OH기의 진동 및 상기 파장의 광의 흡수에 의해 야기된다. 광섬유에 함유된 OH기를 감소시키기 위해서는 광섬유의 모재인 프리폼 내의 OH기를 감소시킬 필요가 있다.In addition, as shown in FIG. 2, the difference between the peak value of the transmission loss at a wavelength near 1,385 nm and the value of the transmission loss when it decreases gently as shown by the broken line in a figure is defined below as an OH peak. For example, the OH peak shown in FIG. 2 is about 0.06 dB / km. The steep rise or sharp increase in transmission loss at wavelengths near 1,385 nm, ie the OH peak, is caused by the vibration of the OH groups contained in the optical fiber and the absorption of light at that wavelength. In order to reduce the OH group contained in the optical fiber, it is necessary to reduce the OH group in the preform that is the base material of the optical fiber.
또한, 드로잉 직후 광섬유의 OH 피크가 충분히 작더라도, 어떤 원인에서 광섬유가 수소 분위기에 노출되면 수소가 광섬유 중에 확산되고, 광섬유를 구성하는 유리에 존재하는 결함(defect)과 반응하여 OH기를 발생함으로써 OH 피크가 증대될 가능성이 있다.In addition, even if the OH peak of the optical fiber is small enough immediately after drawing, when the optical fiber is exposed to the hydrogen atmosphere for some reason, hydrogen diffuses in the optical fiber and reacts with defects present in the glass constituting the optical fiber to generate OH groups. There is a possibility that the peak is increased.
도 3에서, 점선은 실선으로 나타낸 OH 피크가 충분히 작은 광섬유를 1% 수소 분위기에 4일간 노출시킨 경우의 전송 손실에 대한 스펙트럼이다. 도 3은 파장 1,385 nm 부근에서 약 0.1 dB/km의 OH 피크의 상승을 나타낸다. 1,240 nm 부근 파장에서의 OH 피크는 광섬유 중의 수소 확산에 기인한다. 광섬유를 대기중에 잠시 노출시키고, 광섬유로부터 수소를 제거하면 OH 피크는 소실된다. 그러나, 파장 1,385 nm 부근에서의 OH 피크의 상승은 비가역적이므로 감소되지 않는다. 따라서 OH 피크의 상승을 야기하는 광섬유 중의 결함을 충분히 줄일 필요가 있다.In Fig. 3, the dotted line is a spectrum of transmission loss when the optical fiber having a sufficiently small OH peak is exposed to 1% hydrogen atmosphere for 4 days. 3 shows the rise of the OH peak of about 0.1 dB / km near wavelength 1,385 nm. The OH peak at wavelengths near 1,240 nm is due to hydrogen diffusion in the optical fiber. When the optical fiber is briefly exposed to the atmosphere and hydrogen is removed from the optical fiber, the OH peak is lost. However, the rise of the OH peak near wavelength 1,385 nm is irreversible and therefore does not decrease. Therefore, it is necessary to sufficiently reduce the defect in the optical fiber causing the rise of the OH peak.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술에 수반된 상기 문제점을 극복할 수 있는 광섬유 프리폼, 광섬유 프리폼의 제조 방법 및 광섬유 프리폼의 드로잉에 의해 얻어지는 광섬유를 제공하는 것이다. 상기 목적을 비롯한 그 밖의 목적은 특허 청구 범위의 독립항에 기재된 특징의 조합에 의해 달성될 수 있다. 또한, 종속항은 본 발명의 더욱 유리한 구체예를 규정한다.It is therefore an object of the present invention to provide an optical fiber obtained by the drawing of an optical fiber preform, a manufacturing method of the optical fiber preform, and an optical fiber preform which can overcome the above problems associated with the prior art. The above and other objects can be achieved by a combination of features described in the independent claims of the claims. The dependent claims also define more advantageous embodiments of the invention.
도 1은 광섬유 프리폼 소결장치의 종래 구성의 일례를 나타내는 부분 절개도.1 is a partial cutaway view showing an example of a conventional configuration of an optical fiber preform sintering apparatus.
도 2는 일반적 싱글 모드 광섬유의 전송 손실과 파장의 관계를 나타내는 그래프.2 is a graph showing a relationship between transmission loss and wavelength of a general single mode optical fiber.
도 3은 수소 분위기에 노출되는 광섬유의 전송 손실과 파장의 관계를 나타내는 그래프.3 is a graph showing the relationship between the transmission loss and the wavelength of an optical fiber exposed to a hydrogen atmosphere.
도 4는 본 발명이 적용되는 소결장치에 의해 제조된 프리폼(200)의 일례를 나타내는 도면.4 is a view showing an example of a preform 200 manufactured by the sintering apparatus to which the present invention is applied.
도 5는 본 발명의 실시예 1∼7 및 비교예 4에서 온도 Ts에서의 프리폼의 상대 굴절률 차이와 반경 방향 점도 분포의 관계를 나타내는 그래프.5 is a graph showing the relationship between the relative refractive index difference and the radial viscosity distribution of the preform at the temperature T s in Examples 1 to 7 and Comparative Example 4 of the present invention.
도 6은 실시예 1∼3에 예시된 바와 같은 온도 Ts에서의 프리폼의 상대 굴절률 차이와 반경 방향 점도 분포의 관계를 나타내는 그래프.FIG. 6 is a graph showing the relationship between the relative refractive index difference and the radial viscosity distribution of the preform at the temperature T s as illustrated in Examples 1 to 3. FIG.
도 7은 본 발명의 실시예 8에 예시된 바와 같은 온도 Ts에서의 프리폼의 상대 굴절률 차이와 반경 방향 점도 분포의 관계를 나타내는 그래프.FIG. 7 is a graph showing the relationship between the relative refractive index difference and the radial viscosity distribution of the preform at the temperature T s as illustrated in Example 8 of the present invention. FIG.
본 발명의 제1 관점에 따르면, 광섬유 프리폼의 드로잉(drawing)에 의해 얻어지는 광섬유 내에 파장 1,385 nm의 광이 전파되는 모드 필드 직경(mode field diameter)의 2배에 상당하는 내측 영역 및 외측 영역에서, 내측 영역 내의 광섬유의 반경 방향 점도 분포의 최대치Vo[log(poise)]가 7.60[log(poise)]가 되는 온도를 Ts라 가정할 때, 본 발명의 프리폼은 상기 온도 Ts에서 7.60[log(poise)]보다 큰 광섬유의 반경 방향 점도 분포의 최대치 Vo[log(poise)]를 가진다. 이 경우, 점도 분포의 최대치 Vo는 7.90[log(poise)]보다 클 수도 있다.According to the first aspect of the present invention, in the inner region and the outer region corresponding to twice the mode field diameter in which light of wavelength 1,385 nm propagates in the optical fiber obtained by drawing of the optical fiber preform, Assuming that the temperature at which the maximum value of the radial viscosity distribution of the optical fiber in the inner region V o [log (poise)] becomes 7.60 [log (poise)] is T s , the preform of the present invention is formed at the temperature T s of 7.60 [ log (poise)] has a maximum value V o [log (poise)] of the radial viscosity distribution of the optical fiber. In this case, the maximum value V o of the viscosity distribution may be larger than 7.90 [log (poise)].
본 발명의 프리폼은 외측 영역의 클래드가 2층 이상인 다층 구조로 이루어지고, 내측 클래드층(inner clad layer)의 바깥쪽 클래드층 중, 상기 외측 영역의 가장 내측 영역의 클래드층의 온도 Ts에서의 점도에 비해, 최소한 하나의 온도에서의 점도가 높은 고점도 클래드층을 가진다. 클래드의 가장 가장 외측에는 온도 Ts에서의 점도가 Vo미만인 외측 저점도 클래드층을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 온도 Ts에서 프리폼 표면의 점도는 Vo보다 작은 것이 바람직하다.The preform of the present invention has a multi-layered structure in which the cladding of the outer region is two or more layers, and among the outer clad layers of the inner clad layer, at the temperature T s of the cladding layer of the innermost region of the outer region. Compared to the viscosity, it has a high viscosity cladding layer having a high viscosity at at least one temperature. At the outermost side of the clad, it is preferable to form an outer low viscosity cladding layer having a viscosity at a temperature T s of less than V o . In addition, the viscosity of the surface of the preform at the temperature T s is preferably smaller than V o .
반면에, 외측 영역의 클래드는 내측 클래드층과 고점도 클래드층의 2층으로 구성될 수도 있다.On the other hand, the cladding of the outer region may be composed of two layers, an inner cladding layer and a high viscosity cladding layer.
내측 클래드층으로서는 합성 석영 유리를 이용하고, 고점도 플래드층으로서는 결정형 실리카를 함유하는 석영 유리, 예를 들면, 천연 석영 또는 결정화 합성석영 유리를 이용할 수 있다.Synthetic quartz glass may be used as the inner cladding layer, and quartz glass containing crystalline silica, such as natural quartz or crystallized synthetic quartz glass, may be used as the high viscosity cladding layer.
또한, 본 발명의 프리폼은 내측 클래드층으로서 염소, 게르마늄, 불소 및 인으로 이루어지는 도펀트(dopant) 중 최소한 1종의 도펀트를 도핑함으로써 순수 합성 석영 유리보다 낮은 점도를 갖는 합성 석영 유리를 사용하고, 고점도 클래드층으로서 도펀트를 함유하지 않거나 또는 소량의 도펀트로 도핑하여 내측 클래드층보다 높은 점도를 갖는 합성 석영 유리를 사용함으로써 제조될 수 있다. 또한, 최소한 코어 및 내측 클래드층을 포함하는 부분은 VAD법, OVD법, MCVD법, PCVD법, 또는 이들의 적절한 조합에 의해 형성될 수 있다.In addition, the preform of the present invention uses a synthetic quartz glass having a viscosity lower than that of pure synthetic quartz glass by doping at least one dopant of a dopant consisting of chlorine, germanium, fluorine and phosphorus as an inner cladding layer. It can be prepared by using a synthetic quartz glass containing no dopant as the clad layer or having a higher viscosity than the inner clad layer by doping with a small amount of dopant. Further, at least the portion including the core and the inner clad layer may be formed by the VAD method, the OVD method, the MCVD method, the PCVD method, or a suitable combination thereof.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 프리폼의 제조 방법은, 최소한 코어 및 내측 클래드층을 포함하는 로드(rod)의 외주(外周)를 최소한 고점도 클래드층을 포함하는 튜브(tube)로 씌우는 단계, 및 상기 튜브를 가열 및 수축시킴으로써, 또는 고점도 클래드층을 구성하는 유리 입자를 퇴적시키면서 가열함으로써 상기 로드와 상기 튜브를 일체화하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 가열에는 플라즈마 화염(plasma flame)을 이용하는 것이 바람직하다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a preform includes covering at least an outer circumference of a rod including a core and an inner cladding layer with a tube including at least a high viscosity cladding layer, and Integrating the rod and the tube by heating and shrinking the tube, or by heating while depositing the glass particles constituting the high viscosity clad layer. In addition, it is preferable to use a plasma flame for the heating.
최소한 코어 및 내측 클래드층으로 이루어지는 로드의 외주에 규소를 함유하는 유리 원료의 화염 가수분해에 의해 생성된 유리 미립자를 퇴적하여 다공질 프리폼을 형성하고, 상기 다공질 프리폼을 탈수 가스(dehydrating gas) 함유 분위기에서 900∼1,200℃의 온도 범위에서 탈수 처리한 후, 1,400∼1,600℃의 온도에서 유리화(vitrifying)하여 고점도 클래드층을 형성함으로써 프리폼을 제조할 수 있다. 이 경우에 탈수 가스로서 염소 가스가 사용된다.At least on the outer circumference of the rod consisting of the core and the inner clad layer, glass fine particles produced by flame hydrolysis of the silicon-containing glass raw material are deposited to form a porous preform, and the porous preform is formed in a dehydrating gas-containing atmosphere. After the dehydration treatment at a temperature in the range of 900 to 1,200 ° C, the preform can be prepared by vitrifying at a temperature of 1,400 to 1,600 ° C to form a high viscosity clad layer. In this case, chlorine gas is used as the dehydration gas.
또한, 본 발명의 프리폼 제조 방법은 최소한 코어, 내측 클래드층 및 고점도 클래드층으로 이루어지는 로드의 외주에 최소한 외측 저점도 클래드층을 포함하는 튜브를 씌우는 단계, 및 상기 튜브를 가열 및 수축시킴으로써 상기 로드와 상기 튜브를 일체화하는 단계를 포함한다. 이와는 달리, 상기 로드의 외주에 규소를 함유하는 유리 원료의 화염 가수분해에 의해 생성된 유리 미립자를 퇴적하여 외측 저점도 클래드층을 형성함으로써 프리폼을 제조할 수도 있다.In addition, the method of manufacturing the preform of the present invention includes the step of covering a tube including at least an outer low viscosity clad layer on the outer circumference of the rod consisting of at least the core, the inner clad layer and the high viscosity clad layer, and heating and shrinking the tube to the rod and the rod. Integrating the tube. Alternatively, the preform may be manufactured by depositing glass fine particles produced by flame hydrolysis of a glass raw material containing silicon on the outer circumference of the rod to form an outer low viscosity clad layer.
또한, 본 발명의 프리폼 제조 방법은 최소한 코어 및 내측 클래드층으로 이루어지는 로드의 외주에 최소한 고점도 클래드층을 포함하는 튜브를 씌우는 단계, 및 상기 튜브를 가열 및 수축시킴으로써 상기 로드와 상기 튜브를 일체화하는 동시에, 규소를 함유하는 유리 원료의 화염 가수분해에 의해 생성된 유리 미립자를 퇴적하여 외측 저점도 클래드층을 형성하는 단계를 포함할 수도 있다. 본 발명의 프리폼 제조 방법은 최소한 코어 및 내측 클래드층으로 이루어지는 로드의 외주에 최소한 고점도 클래드층 및 외측 저점도 클래드층을 포함하는 튜브를 씌우는 단계, 및 상기 튜브를 가열 및 수축함으로써 상기 로드와 상기 튜브를 일체화하는 단계를 포함할 수도 있다.In addition, the method of manufacturing the preform of the present invention comprises the step of covering a tube including at least a high viscosity clad layer on the outer periphery of a rod consisting of at least a core and an inner clad layer, and simultaneously integrating the rod and the tube by heating and shrinking the tube. And depositing the glass fine particles generated by flame hydrolysis of the glass raw material containing silicon to form an outer low viscosity clad layer. The method of manufacturing a preform of the present invention comprises the steps of: covering a tube including at least a high viscosity clad layer and an outer low viscosity clad layer on an outer circumference of a rod consisting of at least a core and an inner clad layer; It may include the step of unifying.
상기 프리폼을 가열 및 드로잉함으로써 파장 1,385 nm에서의 전송 손실이 0.35 dB/km 이하, 바람직하게는 0.30 dB/km 이하인 광섬유가 얻어진다.By heating and drawing the preform, an optical fiber having a transmission loss at a wavelength of 1,385 nm of 0.35 dB / km or less, preferably 0.30 dB / km or less is obtained.
상기 광섬유를 1%의 수소 함유 분위기 중에 4일간 노출시킬 경우에 파장 1,385 nm에서의 전송 손실은 0.35 dB/km 이하이며, 상기 분위기에 노출시키기 전 파장 1,385 nm에서의 전송 손실과 비교해도 실질적으로 변화가 없다.When the optical fiber is exposed to 1% hydrogen-containing atmosphere for 4 days, the transmission loss at wavelength 1,385 nm is 0.35 dB / km or less, which is substantially changed even when compared to the transmission loss at wavelength 1,385 nm before exposure to the atmosphere. There is no.
본 발명의 요약은 반드시 본 발명의 모든 특징을 설명하는 것은 아니다. 또한 본 발명은 전술한 특징들의 부수적 조합일 수도 있다. 상기 및 기타 본 발명의 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 후속하는 실시예에 대한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.The summary of the invention does not necessarily describe all features of the invention. The invention may also be a subcombination of the features described above. These and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
[발명의 실시형태]Embodiment of the Invention
이하에서 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명을 설명하는데, 이들 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니고 본 발명을 예시하고자 하는 것이다. 실시예에 기재되는 모든 특징 및 그 조합은 본 발명에 필수적인 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments, which are intended to illustrate the present invention without limiting the scope of the present invention. Not all features and combinations described in the examples are essential to the invention.
도 4는 도 1에 예시한 소결장치(100)에 의해 제조된 프리폼(200)의 일례를 나타낸다. 프리폼(200)은 게르마늄으로 도핑된 석영으로 만들어진 원통형 코어(10) 및 상기 코어(10)의 외측 표면 주위에 형성된 석영으로 만들어진 제1의 내측 클래드(32)를 갖는다.FIG. 4 shows an example of the preform 200 manufactured by the sintering apparatus 100 illustrated in FIG. 1. The preform 200 has a cylindrical core 10 made of quartz doped with germanium and a first inner clad 32 made of quartz formed around the outer surface of the core 10.
상기 클래드(32)의 두께를 증가시키기 위해 프리폼(200)의 외측 표면 주위에 제2의 외측 클래드(34)를 형성할 수도 있다. 프리폼(20) 내의 OH기 함량은 대략 0.8 ppb 이하이다. 또한, 프리폼(200)의 드로잉에 의해 얻어지는 광섬유의 광 전송 손실을 나타내는 곡선에서 OH 피크의 돌출량은 대략 0.05 dB/km 이하이다. 따라서, 프리폼(200)으로부터 얻어지는 광섬유는 1,300 nm 내지 1,600 nm의 파장 대역에서 광 전송에 이용할 수 있다.A second outer clad 34 may be formed around the outer surface of the preform 200 to increase the thickness of the clad 32. The OH group content in the preform 20 is approximately 0.8 ppb or less. Further, the amount of protrusion of the OH peak in the curve representing the optical transmission loss of the optical fiber obtained by the drawing of the preform 200 is approximately 0.05 dB / km or less. Therefore, the optical fiber obtained from the preform 200 can be used for light transmission in the wavelength band of 1,300 nm to 1,600 nm.
본 발명에 따르면, 프리폼으로부터 연신된 광섬유가 수소 분위기에 노출될 경우에도, 프리폼의 연화 온도(softening temperature) 부근에서의 반경 방향 점도분포를 제어함으로써 파장 1,385 nm에서의 전송 손실(OH 피크)의 상승이 억제된다.According to the present invention, even when the optical fiber drawn from the preform is exposed to a hydrogen atmosphere, the transmission loss (OH peak) at a wavelength of 1,385 nm is increased by controlling the radial viscosity distribution near the softening temperature of the preform. This is suppressed.
광섬유가 수소 분위기에 노출되면 수소가 광섬유 중에 확산되어 광섬유를 구성하는 유리 중에 존재하는 결함과 반응하고, 그러면 OH기의 생성에 기인하여 OH 피크가 상승한다.When the optical fiber is exposed to the hydrogen atmosphere, hydrogen diffuses in the optical fiber and reacts with defects present in the glass constituting the optical fiber, which then raises the OH peak due to the generation of OH groups.
이러한 결함은 처음부터 프리폼 중에 존재하는 것이 아니고, 그 중 다수는 약 2,000℃의 온도 하에 급격한 형상의 변화를 수반하는 드로잉 공정중에 발생된다. 종래의 프리폼을 연신될 경우, 드로잉 공정의 조건에 따라 수소에 대한 OH 피크의 감수성은 크게 변화된다.These defects do not exist in the preform from the outset, many of which occur during the drawing process involving a sharp change in shape under a temperature of about 2,000 ° C. When the conventional preform is drawn, the sensitivity of the OH peak to hydrogen is greatly changed depending on the conditions of the drawing process.
이에 반해 본 발명의 프리폼은 드로잉하여 얻어지는 광섬유에서 파장 1,385 nm의 광이 전송할 때의 모드 필드 직경의 2배에 상당하는 영역의 내측 및 외측 영역에서, 내측 영역의 반경 방향 점도 분포의 최대치가 7.60[log(poise)]로 되는 온도로서 Ts를 정의하고, 상기 온도 Ts에서의 외측 영역의 반경 방향 점도 분포의 최대치 Vo[log(poise)]가 7.60[log(poise)]보다 커지도록 한 것이다.In contrast, in the preform of the present invention, in the optical fiber obtained by drawing, the maximum value of the radial viscosity distribution of the inner region is 7.60 [in the inner and outer regions of the region corresponding to twice the mode field diameter when light having a wavelength of 1,385 nm is transmitted. log (poise)] is defined as T s so that the maximum value of the radial viscosity distribution V o [log (poise)] of the outer region at said temperature T s is made larger than 7.60 [log (poise)]. will be.
따라서, 본 발명의 프리폼을 드로잉하여 얻어지는 광섬유는 드로잉 조건에 좌우되지 않고 OH 피크의 상승이 현저히 억제되는 우수한 특징을 가진다.Therefore, the optical fiber obtained by drawing the preform of the present invention has an excellent feature that the rise of the OH peak is significantly suppressed without being influenced by the drawing conditions.
이 온도 Ts는 게르마늄(Ge)을 도핑한 석영이 코어로서 이용되는 통상적 싱글 모드 섬유의 경우에 약 1,600℃이다.This temperature T s is about 1,600 ° C. for conventional single mode fibers in which quartz doped with germanium (Ge) is used as the core.
이와 같은 방식으로 제조된 프리폼을 드로잉할 경우, 내측 영역에 비해 외측 영역의 점도가 상대적으로 높기 때문에, 외측 영역에서 받는 드로잉 응력보다 내측영역에서 받는 드로잉 응력이 작으므로, 내측 영역에서의 결함 생성이 억제된다. 반대로 외측 영역에서는 다수의 결함이 생성되지만, 대부분의 광은 내측 영역을 통과하여 전송되기 때문에 수소가 광섬유 중에 확산되어도 OH 피크의 상승은 거의 나타나지 않는다.In the case of drawing a preform manufactured in this manner, since the viscosity of the outer region is relatively higher than that of the inner region, the drawing stress received in the inner region is smaller than that of the outer region. Suppressed. On the contrary, a large number of defects are generated in the outer region, but since most of the light is transmitted through the inner region, even if hydrogen is diffused in the optical fiber, there is almost no increase in the OH peak.
일반적으로, 코어에 Ge를 도핑한 싱글 모드 섬유의 경우, 점도 조정을 위해 도펀트를 클래드에 도핑하지 않는 한, 클래드의 점도가 코어의 점도보다 높아지고, 또한 일반적으로 조성이 반경 방향에서 실질적으로 일정하기 때문에, 전술한 바와 같은 점도 분포가 얻어지지 않는다.In general, for single mode fibers doped with Ge in the core, the viscosity of the clad is higher than the viscosity of the core, and generally the composition is substantially constant in the radial direction, unless the dopant is doped into the clad for viscosity adjustment. Therefore, the viscosity distribution as described above is not obtained.
본 발명은 외측 영역의 클래드를 2층 이상으로 하고, 그 영역의 가장 내층인 내측 클래드층의 점도를 낮추고, 나머지 클래드층 중에서 최소한 하나의 층의 점도를 높게 한 고점도 클래드층을 형성함으로써, 전술한 점도 분포를 실현한 것이다. 또한, 통상은 저점도인 내측 클래드층과 고점도 클래드층의 2층 구조로 하면 되지만, 고점도 클래드층의 점도와 두께에 따라서는 후술하는 바와 같이 3층 구조로 하는 것이 좋은 경우도 있다.The present invention provides a high viscosity cladding layer having two or more claddings in the outer region, lowering the viscosity of the inner cladding layer which is the innermost layer of the region, and increasing the viscosity of at least one of the remaining cladding layers. The viscosity distribution is realized. In addition, although what is necessary is just to have a two-layered structure of a low viscosity inner cladding layer and a high viscosity cladding layer normally, depending on the viscosity and thickness of a high viscosity cladding layer, it may be good to have a three-layered structure as mentioned later.
본 발명에 따르면, 전술한 점도 분포는 외측 영역에 2개 이상의 층을 클래드로서 구비하고, 외측 영역의 가장 안쪽 층의 내측 클래드층의 점도를 낮추고, 다른 클래드층 중 최소한 한 층의 점도를 높여 고점도층을 형성함으로써 달성된다. 통상적으로 광섬유는 저점도인 내측 클래드층과 고점도 클래드층을 포함하는 2층을 갖지만, 이하에서 설명하는 바와 같이 고점도 클래드층의 점도 및 두께에 따라 3층을 가질 수 있다.According to the present invention, the above-described viscosity distribution includes two or more layers as clads in the outer region, lowers the viscosity of the inner clad layer of the innermost layer of the outer region, and increases the viscosity of at least one of the other clad layers, thereby increasing the high viscosity. By forming a layer. Typically, the optical fiber has two layers including a low viscosity inner clad layer and a high viscosity clad layer, but may have three layers depending on the viscosity and thickness of the high viscosity clad layer as described below.
모드 필드 직경의 2배에 상당하는 영역의 내측 영역에서, 상기 내측 영역 외부의 반경 방향 점도 분포의 최대치 Vo[log(poise)]가, 동 최대치가 7.60[log(poise)]로 되는 온도 Ts에서, 바람직하게 7.90[log(poise)] 이상으로 하면 본 발명의 소기의 효과를 실현할 수 있다.In the inner region of the region corresponding to twice the mode field diameter, the temperature T at which the maximum value V o [log (poise)] of the radial viscosity distribution outside the inner region is equal to 7.60 [log (poise)]. In s , preferably at least 7.90 [log (poise)] can achieve the desired effect of the present invention.
클래드를 내측 클래드층과 고점도 클래드층으로 이루어지는 2층 구조로 하고, 내측 클래드층의 직경을 프리폼 외경의 80% 미만으로 한 경우, Vo=7.90이면 OH 피크의 상승은 대략 0.03 dB/km 이내가 된다.When the cladding has a two-layer structure consisting of an inner cladding layer and a high viscosity cladding layer, and the diameter of the inner cladding layer is less than 80% of the outer diameter of the preform, when V o = 7.90, the rise of the OH peak is within about 0.03 dB / km. do.
수소에 의한 OH 피크 상승을 억제하기 위해서는 내측 클래드의 외경이 작은 것이 바람직하지만, 고점도 클래드층에 이용하는 유리가 천연 석영 유리와 같이 전송 손실을 현저히 상승시킬 가능성이 높은 재질인 경우, 외경이 충분히 크지 않으면(대략 모드 필드 직경의 6배) 초기 손실이 커질 수 있다.In order to suppress the OH peak increase due to hydrogen, it is preferable that the outer diameter of the inner cladding is small. However, if the glass used for the high viscosity cladding layer is made of a material that is likely to significantly increase the transmission loss like natural quartz glass, Initial losses (approximately six times the mode field diameter) can be large.
Vo의 상한은, 예를 들면 프리폼 내측에 합성 석영 유리 및 프리폼 외측에 천연 석영 유리로 이루어지는 프리폼을 제조하는 경우에, 약 9.0이다. 반면에, 내측 영역의 유리를 대량의 도펀트로 도핑한 경우에는 Vo의 상한은 9.0보다 크게 할 수 있고, 도핑에 의해 야기되는 전송 손실과 같은 영향은 그러한 영향이 조성에 크게 의존하기 때문에 한 마디로 정의할 수는 없다.The upper limit of Vo is about 9.0, for example, when producing a preform made of synthetic quartz glass inside the preform and natural quartz glass outside the preform. On the other hand, when the glass in the inner region is doped with a large amount of dopant, the upper limit of V o can be greater than 9.0, and the effect, such as transmission loss caused by doping, is a word because such effects are highly dependent on the composition. It cannot be defined as
가장 외부의 층이 고점도 클래드층인 경우, 광섬유 표면의 잔류 응력이 인장 응력으로 바뀜으로써 광섬유의 강도가 저하되는 문제가 일어날 수도 있다. 예를들면, Vo를 높게 하고 고점도 클래드층의 두께를 얇게 한 경우에, OH 피크의 상승 및 초기 손실의 상승을 억제하는 데에는 유리하지만, 광섬유 표면의 잔류 인장 응력이 커져서 드로잉이나 되감기(winding back), 또는 프루프 테스트(proof test) 도중에 광섬유의 파단(破斷)이 일어날 수 있다.When the outermost layer is a high viscosity cladding layer, a problem may occur in that the strength of the optical fiber is lowered by changing the residual stress on the surface of the optical fiber into a tensile stress. For example, when V o is increased and the thickness of the high-viscosity cladding layer is thin, it is advantageous to suppress the rise of the OH peak and the rise of the initial loss, but the residual tensile stress on the surface of the optical fiber is increased to draw or wind back. ), Or breakage of the optical fiber may occur during the proof test.
이러한 광섬유 표면의 잔류 인장 응력을 줄이기 위해서는, 고점도 클래드층보다 외측에, 이것보다 점도가 낮은 외측 저점도 클래드층을 부가함으로써 표면의 잔류 인장 응력을 줄이거나 또는 압축 응력으로 변화시킬 수 있어, 광섬유의 강도를 향상시킬 수 있다. 외측 저점도 클래드층의 온도 Ts에서의 점도가 내측 클래드층의 점도와 같은 정도인 7.60[log(poise)]이면 광섬유의 강도는 충분히 향상된다.In order to reduce the residual tensile stress on the surface of the optical fiber, by adding an outer low viscosity clad layer having a viscosity lower than this to the outside of the high viscosity clad layer, the residual tensile stress on the surface can be reduced or changed into a compressive stress. Strength can be improved. The strength of the optical fiber is sufficiently improved if the viscosity at the temperature T s of the outer low viscosity clad layer is 7.60 [log (poise)], which is about the same as the viscosity of the inner clad layer.
내측 클래드층 및 고점도 클래드층을 구성하는 유리의 재질을 변경함으로써 프리폼의 반경 방향으로 점도를 분포시킬 수 있다.Viscosity can be distributed in the radial direction of a preform by changing the material of the glass which comprises an inner clad layer and a high viscosity clad layer.
종래의 광섬유용 프리폼에 이용되는 합성 석영 유리는 사염화규소 등의 유리 원료 가스의 산화 또는 화염 가수분해에 의해 제조되는 비정질(amorphous) 구조를 가진다. 이에 반하여, 천연 석영을 가열 및 용융하여 제조되는 천연 석영 유리는 석영에 유래하는 크리스토발라이트(cristobalite)형 나선체(helix) 및 크리스토발라이트형이 전위(轉位)된 석영 타입 나선체의 미세 결정(microcrystal)이 비정질 구조 중에 다수 존재한다. 이들 미세 결정이 유리의 유동을 억제하기 때문에, 천연 석영 유리는 합성 석영 유리에 비해 점도가 높다.Synthetic quartz glass used in conventional preforms for optical fibers has an amorphous structure produced by oxidation or flame hydrolysis of glass raw material gases such as silicon tetrachloride. In contrast, natural quartz glass prepared by heating and melting natural quartz has a microcrystal of cristobalite-type helix derived from quartz and quartz-type helix with displaced cristobalite type. Many of these amorphous structures exist. Since these fine crystals suppress the flow of glass, natural quartz glass has a higher viscosity than synthetic quartz glass.
합성 석영 유리 중에 미세 결정을 석출시켜 제조된 결정화 석영 유리는 종래의 합성 석영 유리보다 높은 점도를 갖는다. 또한, 결정화 석영 유리의 점도는 합성 석영 유리에 여러 가지 도펀트를 도핑하여 용이하게 저하시킬 수 있다. 일반적으로 도펀트를 도입하면, 자외선 흡수 또는 적외선 흡수 등에 의해 전송 손실이 증가하지만, 염소, 게르마늄, 불소 및 인 등의 도펀트는 광섬유 통신에 통상적으로 사용되는 1,300∼1,600 nm의 파장 영역에서는 그렇게 큰 손실의 증가를 일으키지 않으므로, 이들 도펀트를 이용하는 것이 바람직하다.Crystallized quartz glass prepared by depositing fine crystals in synthetic quartz glass has a higher viscosity than conventional synthetic quartz glass. In addition, the viscosity of crystallized quartz glass can be easily reduced by doping various dopants to synthetic quartz glass. In general, when dopants are introduced, transmission losses increase due to ultraviolet absorption or infrared absorption, but dopants such as chlorine, germanium, fluorine, and phosphorus have such a large loss in the wavelength range of 1,300 to 1600 nm, which is commonly used for optical fiber communication. Since no increase occurs, it is preferable to use these dopants.
이들 도펀트 중, 점도가 다른 유리를 이용하여 내측 점도를 높이고 외측 점도를 낮춤으로써, 광섬유에서의 광이 전파되는 부분에서 발생되는 결함을 억제함으로써 광섬유가 수소 분위기에 노출되었을 때의 OH 피크의 상승은 현저히 억제된다.Among these dopants, by increasing the inner viscosity and lowering the outer viscosity using glass having different viscosities, the increase in the OH peak when the optical fiber is exposed to the hydrogen atmosphere by suppressing defects occurring in the portion where the light propagates in the optical fiber is obtained. Significantly suppressed.
코어부 및 그 주변의 클래드 부분의 제조에는 공지의 VAD법, OVD법, MCVD법, PCVD법 또는 이들을 조합한 방법을 채용할 수 있다. (1) 전송 손실에 대한 영향이 크기 때문에 높은 순도가 요구되는 점 및 (2) 점도가 낮은 편이 좋은 점 때문에, 내측 클래드층용으로는 합성 석영 유리 또는 점도를 저하시키는 도펀트로 도핑된 합성 석영 유리를 이용하는 것이 바람직하고, 내측 클래드층은 내측 영역의 클래드 부분의 연장으로서 형성할 수 있다.A well-known VAD method, an OVD method, an MCVD method, a PCVD method, or the combination of these can be employ | adopted for manufacture of a core part and the clad part surrounding it. (1) High purity is required because of the large influence on transmission loss, and (2) The lower the viscosity, the better. Therefore, for the inner cladding layer, synthetic quartz glass or synthetic quartz glass doped with a dopant reducing viscosity may be used. It is preferable to use, and the inner clad layer can be formed as an extension of the clad part of the inner region.
코어부 및 내측 클래드층을 포함하는 로드의 외부를 점도가 높은 고점도 클래드층으로 둘러싸는 제1의 방법은, 고점도 클래드층을 포함하는 튜브 속에 상기 로드를 설치하고, 외부로부터 가열하여 튜브를 수축시킴으로써 로드와 튜브를 일체화하는 단계를 포함한다. 이 경우에, 가열원으로서 산수소(酸水素) 화염, 전기로, 플라즈마 토치 등을 이용할 수 있다.A first method of enclosing the exterior of a rod comprising a core portion and an inner cladding layer with a highly viscous cladding layer comprises installing the rod in a tube comprising a high viscosity cladding layer and heating it from the outside to shrink the tube. Integrating the rod with the tube. In this case, an oxyhydrogen flame, an electric furnace, a plasma torch, or the like can be used as the heating source.
제2의 방법은, 전술한 로드의 외주 상에 고점도 클래드층을 구성하는 유리 입자를 산포하여 퇴적시키면서 가열함으로써 로드와 유리 입자를 일체화하는 단계를 포함한다. 이 경우에 가열원으로서 플라즈마 토치를 이용하는 것이 바람직하다.The second method includes the step of integrating the rod and the glass particles by heating while scattering and depositing the glass particles constituting the high viscosity clad layer on the outer circumference of the rod described above. In this case, it is preferable to use a plasma torch as the heating source.
고점도 클래드층으로 둘러싸는 제3의 방법으로서는, OVD법, 즉 상기 로드의 외주에 규소를 함유하는 유리 원료의 화염 가수분해에 의해 생성된 유리 미립자를 퇴적하여 다공질 프리폼을 형성하고, 이 다공질 프리폼을 염소 등의 탈수 가스 함유 분위기 중에서 900∼1,200℃의 온도 범위에서 탈수 처리한 후, 1,400∼1,600℃의 온도 분위기에서 유리화함으로써 고점도 클래드층을 형성하는 방법을 들 수 있다. 이 경우, 고점도 클래드층이 합성 석영 유리로 바뀌기 때문에 내측 클래드층은 점도를 낮추는 도펀트로 도핑할 필요가 있다.As a third method of enclosing the high-viscosity cladding layer, glass microparticles generated by flame hydrolysis of a glass raw material containing silicon on the outer circumference of the rod are deposited to form a porous preform, thereby forming the porous preform. The method of forming a high-viscosity clad layer by vitrifying in 1,400-1,600 degreeC temperature atmosphere after carrying out dehydration process in the temperature range of 900-1,200 degreeC in dehydration gas containing atmospheres, such as chlorine, is mentioned. In this case, since the high viscosity clad layer is changed to synthetic quartz glass, the inner clad layer needs to be doped with a dopant to lower the viscosity.
고점도 클래드층의 외부를 외측 저점도 클래드층으로 둘러싸는 제1의 방법은, 상기 로드의 외주를 최소한 외측 저점도 클래드층을 포함하는 튜브로 씌우는 단계 및 상기 튜브를 가열 및 수축시킴으로써 로드와 튜브를 일체화하는 단계를 포함한다.A first method of enclosing the outer side of the high viscosity clad layer with an outer low viscosity clad layer comprises covering the outer periphery of the rod with a tube comprising at least an outer low viscosity clad layer and heating and retracting the tube to cover the rod and tube. Integrating.
고점도 클래드층의 외부를 외측 저점도 클래드층으로 둘러싸는 제2의 방법은, 고점도 클래드층을 포함하는 로드의 외주 상에 규소를 함유하는 유리 원료의 화염 가수분해에 의해 생성된 가스 미립자를 퇴적시키는 단계를 포함한다.A second method of enclosing the outside of the high viscosity clad layer with the outer low viscosity clad layer is to deposit gas fine particles generated by flame hydrolysis of the glass raw material containing silicon on the outer periphery of the rod including the high viscosity clad layer. Steps.
내측 클래드층의 외부를 고점도 클래드층 및 외측 저점도 클래드층으로 둘러싸는 제1의 방법은, 최소한 코어와 내측 클래드층으로 이루어지는 로드의 외주를최소한 고점도 클래드층을 포함하는 튜브로 씌운 후, 상기 튜브를 가열 및 수축시켜 로드와 튜브를 일체화하는 동시에, 규소를 함유하는 유리 원료의 화염 가수분해에 의해 생성된 유리 미립자를 퇴적시켜 튜브를 외측 저점도 클래드층으로 씌우는 단계를 포함한다.The first method of enclosing the outer cladding layer with a high viscosity cladding layer and an outer low viscosity cladding layer comprises covering the outer periphery of the rod consisting of at least the core and the inner cladding layer with a tube comprising at least a high viscosity cladding layer, and then the tube. Heating and shrinking to integrate the rod and the tube, while depositing the glass fine particles produced by flame hydrolysis of the silicon-containing glass raw material to cover the tube with the outer low viscosity clad layer.
또한, 내측 클래드층의 외부를 고점도 클래드층 및 외측 저점도 클래드층으로 둘러싸는 제1의 방법은, 최소한 코어와 내측 클래드층으로 이루어지는 로드의 외주 상에 최소한 고점도 클래드층과 외측 저점도 클래드층을 포함하는 튜브를 씌우고, 이 튜브를 가열 및 수축시켜 로드와 튜브를 일체화하는 단계를 포함한다.Further, the first method of enclosing the outer cladding layer with a high viscosity cladding layer and an outer low viscosity cladding layer comprises at least a high viscosity cladding layer and an outer low viscosity cladding layer on the outer periphery of the rod consisting of at least the core and the inner cladding layer. Covering the containing tube, and heating and contracting the tube to integrate the rod with the tube.
[실시예]EXAMPLE
[실시예 1]Example 1
도 5에 나타낸 바와 같이, 내측 영역의 코어 주변부의 클래드를 외측 영역의 내측 클래드층과 동일한 조성의 유리로 형성하고, 외측 영역에 내측 클래드층과 고점도 클래드층의 2개 층을 갖는 프리폼을 드로잉 속도 800 m/분 및 드로잉 장력 1.4 N으로 드로잉함으로써, 외경이 125 ㎛이고, 상대 굴절률의 차가 0.34%이며, 파장 1,385 nm에서의 모드 필드 직경이 10 ㎛인 스텝 인덱스형(step index type) 싱글 모드 광섬유를 제조했다.As shown in Fig. 5, the cladding portion of the core periphery of the inner region is formed of glass having the same composition as the inner cladding layer of the outer region, and the preform having two layers of the inner cladding layer and the high viscosity cladding layer in the outer region is a drawing speed. By drawing at 800 m / min and drawing tension 1.4 N, a step index type single mode optical fiber having an outer diameter of 125 µm, a difference in relative refractive index of 0.34%, and a mode field diameter of 10 µm at a wavelength of 1,385 nm Prepared.
상기 광섬유의 내측 클래드층의 외경은 광섬유 직경 환산으로 100 ㎛, 고점도 클래드층의 두께는 광섬유 환산으로 12.5 ㎛로 하고, 온도 Ts에서의 고점도 클래드층의 점도 Vo는 7.9[log(poise)]로 했다. 이 광섬유를 1% 수소 함유 분위기에 4일간 노출시킨 후 OH 피크의 상승을 측정한 결과, 0.030 dB/km였다.The outer diameter of the inner cladding layer of the optical fiber is 100 µm in terms of the optical fiber diameter, and the thickness of the high viscosity clad layer is 12.5 µm in the optical fiber, and the viscosity V o of the high viscosity clad layer at a temperature T s is 7.9 [log (poise)]. I did it. It was 0.030 dB / km when this optical fiber was exposed to 1% hydrogen containing atmosphere for 4 days, and the rise of the OH peak was measured.
도 5 내지 도 7은 프리폼의 상대 굴절률의 차와 온도 Ts에서의 반경 방향 점도 분포를 나타내는 그래프로서, 상단(上段)은 상대 굴절률의 차와 구조의 관계를 나타내고, 하단(下段)은 점도와 광섬유 상당 반경의 관계를 나타낸다.5 to 7 are graphs showing the difference between the relative refractive index of the preform and the radial viscosity distribution at the temperature T s, where the upper part shows the relationship between the difference of the relative refractive index and the structure, and the lower part shows the viscosity and The relationship of the radius of optical fiber is shown.
[실시예 2]Example 2
도 5에 나타낸 바와 같이, 내측 영역의 코어 주변부의 클래드를 외측 영역의 내측 클래드층과 동일한 조성의 유리로 형성하고, 외측 영역에 내측 클래드층과 고점도 클래드층의 2개 층을 갖는 프리폼을 드로잉 속도 800 m/분 및 드로잉 장력 1.4 N으로 드로잉함으로써, 외경이 125 ㎛이고, 상대 굴절률의 차가 0.34%이며, 파장 1,385 nm에서의 모드 필드 직경이 10 ㎛인 스텝 인덱스형 싱글 모드 광섬유를 제조했다.As shown in Fig. 5, the cladding portion of the core periphery of the inner region is formed of glass having the same composition as the inner cladding layer of the outer region, and the preform having two layers of the inner cladding layer and the high viscosity cladding layer in the outer region is a drawing speed. By drawing at 800 m / min and drawing tension 1.4 N, a step index type single mode optical fiber having an outer diameter of 125 µm, a difference in relative refractive index of 0.34%, and a mode field diameter of 10 µm at a wavelength of 1,385 nm was produced.
상기 광섬유의 내측 클래드층의 외경은 광섬유 직경 환산으로 90 ㎛, 고점도 클래드층의 두께는 광섬유 환산으로 17.5 ㎛로 하고, 온도 Ts에서의 고점도 클래드층의 점도 Vo는 7.9[log(poise)]로 했다. 이 광섬유를 1% 수소 함유 분위기에 4일간 노출시킨 후 OH 피크의 상승을 측정한 결과, 0.014 dB/km였다.The outer diameter of the inner cladding layer of the optical fiber is 90 µm in terms of the optical fiber diameter, and the thickness of the high viscosity clad layer is 17.5 µm in the optical fiber, and the viscosity V o of the high viscosity clad layer at a temperature T s is 7.9 [log (poise)]. I did it. After exposing this optical fiber to 1% hydrogen containing atmosphere for 4 days, the rise of the OH peak was measured and found to be 0.014 dB / km.
[실시예 3]Example 3
도 5에 나타낸 바와 같이, 내측 영역의 코어 주변부의 클래드를 외측 영역의 내측 클래드층과 동일한 조성의 유리로 형성하고, 외측 영역에 내측 클래드층과 고점도 클래드층의 2개 층을 갖는 프리폼을 드로잉 속도 800 m/분 및 드로잉 장력1.4 N으로 드로잉함으로써, 외경이 125 ㎛이고, 상대 굴절률의 차가 0.34%이며, 파장 1,385 nm에서의 모드 필드 직경이 10 ㎛인 스텝 인덱스형 싱글 모드 광섬유를 제조했다.As shown in Fig. 5, the cladding portion of the core periphery of the inner region is formed of glass having the same composition as the inner cladding layer of the outer region, and the preform having two layers of the inner cladding layer and the high viscosity cladding layer in the outer region is a drawing speed. By drawing at 800 m / min and drawing tension 1.4 N, a step index type single mode optical fiber having an outer diameter of 125 µm, a difference in relative refractive index of 0.34%, and a mode field diameter of 10 µm at a wavelength of 1,385 nm was produced.
상기 광섬유의 내측 클래드층의 외경은 광섬유 직경 환산으로 80 ㎛, 고점도 클래드층의 두께는 광섬유 환산으로 22.5 ㎛로 하고, 온도 Ts에서의 고점도 클래드층의 점도 Vo는 7.9[log(poise)]로 했다. 이 광섬유를 1% 수소 함유 분위기에 4일간 노출시킨 후 OH 피크의 상승을 측정한 결과, 피크의 상승은 전혀 확인되지 않았다.The outer diameter of the inner cladding layer of the optical fiber is 80 µm in terms of optical fiber diameter, the thickness of the high viscosity clad layer is 22.5 µm in terms of optical fiber, and the viscosity V o of the high viscosity clad layer at temperature T s is 7.9 [log (poise)]. I did it. As a result of measuring the rise of the OH peak after exposing the optical fiber to an atmosphere containing 1% hydrogen for 4 days, the rise of the peak was not confirmed at all.
[실시예 4]Example 4
도 5에 나타낸 바와 같이, 내측 영역의 코어 주변부의 클래드를 외측 영역의 내측 클래드층과 동일한 조성의 유리로 형성하고, 외측 영역에 내측 클래드층과 고점도 클래드층의 2개 층을 갖는 프리폼을 드로잉 속도 800 m/분 및 드로잉 장력 1.4 N으로 드로잉함으로써, 외경이 125 ㎛이고, 상대 굴절률의 차가 0.34%이며, 파장 1,385 nm에서의 모드 필드 직경이 10 ㎛인 스텝 인덱스형 싱글 모드 광섬유를 제조했다.As shown in Fig. 5, the cladding portion of the core periphery of the inner region is formed of glass having the same composition as the inner cladding layer of the outer region, and the preform having two layers of the inner cladding layer and the high viscosity cladding layer in the outer region is a drawing speed. By drawing at 800 m / min and drawing tension 1.4 N, a step index type single mode optical fiber having an outer diameter of 125 µm, a difference in relative refractive index of 0.34%, and a mode field diameter of 10 µm at a wavelength of 1,385 nm was produced.
상기 광섬유의 내측 클래드층의 외경은 광섬유 직경 환산으로 35 ㎛, 고점도 클래드층의 두께는 광섬유 환산으로 45 ㎛로 하고, 온도 Ts에서의 고점도 클래드층의 점도 Vo는 7.9[log(poise)]로 했다. 이 광섬유를 1% 수소 함유 분위기에 4일간 노출시킨 후 OH 피크의 상승을 측정한 결과, 피크의 상승은 전혀 확인되지 않았다.The outer diameter of the inner cladding layer of the optical fiber is 35 µm in terms of optical fiber diameter, and the thickness of the high viscosity clad layer is 45 µm in terms of optical fiber, and the viscosity V o of the high viscosity clad layer at a temperature T s is 7.9 [log (poise)]. I did it. As a result of measuring the rise of the OH peak after exposing the optical fiber to an atmosphere containing 1% hydrogen for 4 days, the rise of the peak was not confirmed at all.
[실시예 5]Example 5
도 5에 나타낸 바와 같이, 내측 영역의 코어 주변부의 클래드를 외측 영역의 내측 클래드층과 동일한 조성의 유리로 형성하고, 외측 영역에 내측 클래드층과 고점도 클래드층의 2개 층을 갖는 프리폼을 드로잉 속도 800 m/분 및 드로잉 장력 1.4 N으로 드로잉함으로써, 외경이 125 ㎛이고, 상대 굴절률의 차가 0.34%이며, 파장 1,385 nm에서의 모드 필드 직경이 10 ㎛인 스텝 인덱스형 싱글 모드 광섬유를 제조했다.As shown in Fig. 5, the cladding portion of the core periphery of the inner region is formed of glass having the same composition as the inner cladding layer of the outer region, and the preform having two layers of the inner cladding layer and the high viscosity cladding layer in the outer region is a drawing speed. By drawing at 800 m / min and drawing tension 1.4 N, a step index type single mode optical fiber having an outer diameter of 125 µm, a difference in relative refractive index of 0.34%, and a mode field diameter of 10 µm at a wavelength of 1,385 nm was produced.
상기 광섬유의 내측 클래드층의 외경은 광섬유 직경 환산으로 80 ㎛, 고점도 클래드층의 두께는 광섬유 환산으로 22.5 ㎛로 하고, 온도 Ts에서의 고점도 클래드층의 점도 Vo는 8.5[log(poise)]로 했다. 이 광섬유를 1% 수소 함유 분위기에 4일간 노출시킨 후 OH 피크의 상승을 측정한 결과, 피크의 상승은 전혀 확인되지 않았다.The outer diameter of the inner cladding layer of the optical fiber is 80 µm in terms of optical fiber diameter, the thickness of the high viscosity clad layer is 22.5 µm in terms of optical fiber, and the viscosity V o of the high viscosity clad layer at a temperature T s is 8.5 [log (poise)]. I did it. As a result of measuring the rise of the OH peak after exposing the optical fiber to an atmosphere containing 1% hydrogen for 4 days, the rise of the peak was not confirmed at all.
[비교예 1]Comparative Example 1
도 6에 나타낸 바와 같이, 코어 주변부의 클래드와 동일 재질로 클래드 전체를 형성한 통상의 프리폼을 드로잉 속도 800 m/분, 드로잉 장력 1.4 N으로 드로잉함으로써, 광섬유 외경이 125 ㎛이고, 상대 굴절률의 차가 0.34%이며 파장 1,385 nm에서의 모드 필드 직경이 10 ㎛인 스텝 인덱스형 싱글 모드 광섬유를 제조했다.As shown in Fig. 6, by drawing a conventional preform in which the entire clad is formed of the same material as the cladding around the core at a drawing speed of 800 m / min and a drawing tension of 1.4 N, the optical fiber outer diameter is 125 µm and the difference in relative refractive index is different. A step index type single mode optical fiber having a mode field diameter of 0.3 μm and a mode field diameter of 10 μm at a wavelength of 1,385 nm was manufactured.
이 광섬유를 1% 수소 함유 분위기에 4일간 노출시킨 후 OH 피크의 상승을 측정한 결과, 0.105 dB/km이었다.It was 0.105 dB / km when this optical fiber was exposed to 1% hydrogen containing atmosphere for 4 days, and the rise of the OH peak was measured.
[실시예 6]Example 6
도 5에 나타낸 바와 같이, 내측 영역의 코어 주변부의 클래드를 외측 영역의 내측 클래드층과 동일한 조성의 유리로 형성하고, 외측 영역에 내측 클래드층과 고점도 클래드층의 2개 층을 갖는 프리폼을 드로잉 속도 500 m/분 및 드로잉 장력 1.4 N으로 드로잉함으로써, 외경이 125 ㎛이고, 상대 굴절률의 차가 0.34%이며, 파장 1,385 nm에서의 모드 필드 직경이 10 ㎛인 스텝 인덱스형 싱글 모드 광섬유를 제조했다.As shown in Fig. 5, the cladding portion of the core periphery of the inner region is formed of glass having the same composition as the inner cladding layer of the outer region, and the preform having two layers of the inner cladding layer and the high viscosity cladding layer in the outer region is a drawing speed. Drawing at 500 m / min and drawing tension 1.4 N produced a step index type single mode optical fiber having an outer diameter of 125 µm, a difference in relative refractive index of 0.34%, and a mode field diameter of 10 µm at a wavelength of 1,385 nm.
상기 광섬유의 내측 클래드층의 외경은 광섬유 직경 환산으로 100 ㎛, 고점도 클래드층의 두께는 광섬유 환산으로 12.5 ㎛로 하고, 온도 Ts에서의 고점도 클래드층의 점도 Vo는 7.9[log(poise)]로 했다. 이 광섬유를 1% 수소 함유 분위기에 4일간 노출시킨 후 OH 피크의 상승을 측정한 결과, 0.011 dB/km이었다.The outer diameter of the inner cladding layer of the optical fiber is 100 µm in terms of the optical fiber diameter, and the thickness of the high viscosity clad layer is 12.5 µm in the optical fiber, and the viscosity V o of the high viscosity clad layer at a temperature T s is 7.9 [log (poise)]. I did it. After exposing this optical fiber to 1% hydrogen containing atmosphere for 4 days, the rise of OH peak was measured and found to be 0.011 dB / km.
[비교예 2]Comparative Example 2
도 6에 나타낸 바와 같이, 코어 주변부의 클래드와 동일 재질로 클래드 전체를 형성한 통상의 프리폼을 드로잉 속도 500 m/분, 드로잉 장력 1.4 N으로 드로잉함으로써, 광섬유 외경이 125 ㎛이고, 상대 굴절률의 차가 0.34%이며 파장 1,385 nm에서의 모드 필드 직경이 10 ㎛인 스텝 인덱스형 싱글 모드 광섬유를 제조했다.As shown in Fig. 6, a conventional preform in which the entire clad was formed of the same material as the cladding around the core was drawn at a drawing speed of 500 m / min and a drawing tension of 1.4 N, so that the optical fiber outer diameter was 125 µm and the difference in relative refractive index was different. A step index type single mode optical fiber having a mode field diameter of 0.3 μm and a mode field diameter of 10 μm at a wavelength of 1,385 nm was manufactured.
이 광섬유를 1% 수소 함유 분위기에 4일간 노출시킨 후 OH 피크의 상승을 측정한 결과, 0.060 dB/km이었다.It was 0.060 dB / km when this optical fiber was exposed to 1% hydrogen containing atmosphere for 4 days, and the rise of the OH peak was measured.
[실시예 7]Example 7
도 5에 나타낸 바와 같이, 내측 영역의 코어 주변부의 클래드를 외측 영역의 내측 클래드층과 동일한 조성의 유리로 형성하고, 외측 영역에 내측 클래드층과 고점도 클래드층의 2개 층을 갖는 프리폼을 드로잉 속도 150 m/분 및 드로잉 장력 1.4 N으로 드로잉함으로써, 외경이 125 ㎛이고, 상대 굴절률의 차가 0.34%이며, 파장 1,385 nm에서의 모드 필드 직경이 10 ㎛인 스텝 인덱스형 싱글 모드 광섬유를 제조했다.As shown in Fig. 5, the cladding portion of the core periphery of the inner region is formed of glass having the same composition as the inner cladding layer of the outer region, and the preform having two layers of the inner cladding layer and the high viscosity cladding layer in the outer region is a drawing speed. Drawing at 150 m / min and drawing tension 1.4 N produced a step index type single mode optical fiber having an outer diameter of 125 mu m, a difference in relative refractive index of 0.34%, and a mode field diameter of 10 mu m at a wavelength of 1,385 nm.
상기 광섬유의 내측 클래드층의 외경은 광섬유 직경 환산으로 100 ㎛, 고점도 클래드층의 두께는 광섬유 환산으로 12.5 ㎛로 하고, 온도 Ts에서의 고점도 클래드층의 점도 Vo는 7.9[log(poise)]로 했다. 이 광섬유를 1% 수소 함유 분위기에 4일간 노출시킨 후 OH 피크의 상승을 측정한 결과, 피크의 상승은 전혀 확인되지 않았다.The outer diameter of the inner cladding layer of the optical fiber is 100 µm in terms of the optical fiber diameter, and the thickness of the high viscosity clad layer is 12.5 µm in the optical fiber, and the viscosity V o of the high viscosity clad layer at a temperature T s is 7.9 [log (poise)]. I did it. As a result of measuring the rise of the OH peak after exposing the optical fiber to an atmosphere containing 1% hydrogen for 4 days, the rise of the peak was not confirmed at all.
[비교예 3]Comparative Example 3
도 6에 나타낸 바와 같이, 코어 주변부의 클래드와 동일 재질로 클래드 전체를 형성한 통상의 프리폼을 드로잉 속도 150 m/분, 드로잉 장력 1.4 N으로 드로잉함으로써, 광섬유 외경이 125 ㎛이고, 상대 굴절률의 차가 0.34%이며 파장 1,385 nm에서의 모드 필드 직경이 10 ㎛인 스텝 인덱스형 싱글 모드 광섬유를 제조했다.As shown in Fig. 6, by drawing a conventional preform in which the entire clad is formed of the same material as the cladding around the core at a drawing speed of 150 m / min and a drawing tension of 1.4 N, the outer diameter of the optical fiber is 125 µm and the difference in the relative refractive index is different. A step index type single mode optical fiber having a mode field diameter of 0.3 μm and a mode field diameter of 10 μm at a wavelength of 1,385 nm was manufactured.
이 광섬유를 1% 수소 함유 분위기에 4일간 노출시킨 후 OH 피크의 상승을 측정한 결과, 0.042 dB/km이었다.After exposing this optical fiber to 1% hydrogen containing atmosphere for 4 days, the rise of the OH peak was measured and found to be 0.042 dB / km.
[실시예 8]Example 8
도 7에 나타낸 바와 같이, 내측 영역의 코어 주변부의 클래드를 외측 영역의 내측 클래드층과 동일한 조성의 유리로 형성하고, 외측 영역에 내측 클래드층, 고점도 클래드층 및 외측 저점도 클래드층의 3개 층을 갖는 프리폼을 드로잉 속도 800 m/분 및 드로잉 장력 1.4 N으로 드로잉함으로써, 외경이 125 ㎛이고, 상대 굴절률의 차가 0.34%이며, 파장 1,385 nm에서의 모드 필드 직경이 10 ㎛인 스텝 인덱스형 싱글 모드 광섬유를 제조했다As shown in Fig. 7, the cladding of the core periphery of the inner region is formed of glass of the same composition as the inner cladding layer of the outer region, and the outer layer has three layers of the inner cladding layer, the high viscosity cladding layer and the outer low viscosity cladding layer. By drawing a preform with a drawing speed of 800 m / min and a drawing tension of 1.4 N, a step index type single mode having an outer diameter of 125 µm, a difference in relative refractive index of 0.34%, and a mode field diameter of 10 µm at a wavelength of 1,385 nm Manufactured optical fiber
상기 광섬유의 내측 클래드층의 외경은 광섬유 직경 환산으로 105 ㎛, 고점도 클래드층의 두께는 광섬유 환산으로 7 ㎛, 외측 저점도 클래드층의 두께는 광섬유 환산으로 3 ㎛로 하고, 온도 Ts에서의 고점도 클래드층의 점도 Vo는 8.5[log(poise)], 온도 Ts에서의 외측 저점도 클래드층의 점도 Vt는 7.6[log(poise)]로 했다. 이 광섬유에 대한 1% 프루프 테스트를 행하였으나, 광섬유의 파단은 없었다. 또한, 이 광섬유를 1% 수소 함유 분위기에서 4일간 노출시킨 후 OH 피크의 상승을 측정한 결과, 피크의 상승은 전혀 확인되지 않았다.The outer diameter of the inner cladding layer of the optical fiber is 105 µm in terms of optical fiber diameter, the thickness of the high viscosity clad layer is 7 µm in optical fiber conversion, the thickness of the outer low viscosity clad layer is 3 µm in optical fiber conversion, and has a high viscosity at temperature T s . the viscosity of the cladding layer V o was set to 8.5 [log (poise)], outside low viscosity at the temperature T s of the cladding layer is also Vt viscosity is 7.6 [log (poise)]. A 1% proof test was carried out on this optical fiber, but there was no breakage of the optical fiber. In addition, when the optical fiber was exposed for 4 days in an atmosphere containing 1% hydrogen, the rise of the OH peak was measured, and the rise of the peak was not confirmed at all.
또한, 본 실시예에서 고점도 클래드층의 두께를 7 ㎛로 했음에도 불구하고 단선이 없는 이유는 클래드의 가장 외측에 외측 저점도 클래드층가 형성되어 있기 때문이다.In addition, in this embodiment, although the thickness of the high viscosity cladding layer is 7 μm, there is no disconnection because the outer low viscosity cladding layer is formed on the outermost side of the cladding.
[비교예 4][Comparative Example 4]
도 5에 나타낸 바와 같이, 내측 영역의 코어 주변부의 클래드를 외측 영역의 내측 클래드층과 동일한 조성의 유리로 형성하고, 외측 영역에 내측 클래드층과 고점도 클래드층의 2개 층을 갖는 프리폼을 드로잉 속도 800 m/분 및 드로잉 장력 1.4 N으로 드로잉함으로써, 외경이 125 ㎛이고, 상대 굴절률의 차가 0.34%이며, 파장 1,385 nm에서의 모드 필드 직경이 10 ㎛인 스텝 인덱스형 싱글 모드 광섬유를 제조했다.As shown in Fig. 5, the cladding portion of the core periphery of the inner region is formed of glass having the same composition as the inner cladding layer of the outer region, and the preform having two layers of the inner cladding layer and the high viscosity cladding layer in the outer region is a drawing speed. By drawing at 800 m / min and drawing tension 1.4 N, a step index type single mode optical fiber having an outer diameter of 125 µm, a difference in relative refractive index of 0.34%, and a mode field diameter of 10 µm at a wavelength of 1,385 nm was produced.
상기 광섬유의 내측 클래드층의 외경은 광섬유 직경 환산으로 111 ㎛, 고점도 클래드층의 두께는 광섬유 환산으로 7 ㎛로 하고, 온도 Ts에서의 고점도 클래드층의 점도 Vo는 8.5[log(poise)]로 했다. 이 광섬유의 되감기 조작을 행한 경우, 광섬유는 단선되고, 잔존 광섬유의 내부에도 다수의 파손이 확인된다. 클래드의 가장 외측에 외측 저점도 클래드층이 형성되어 있지 않기 때문에 광섬유가 단선된다.The outer diameter of the inner cladding layer of the optical fiber is 111 μm in terms of the optical fiber diameter, and the thickness of the high viscosity clad layer is 7 μm in the optical fiber, and the viscosity V o of the high viscosity clad layer at a temperature T s is 8.5 [log (poise)]. I did it. When the rewinding operation of the optical fiber is performed, the optical fiber is disconnected, and a large number of breakages are also confirmed inside the remaining optical fiber. Since the outer low viscosity cladding layer is not formed at the outermost side of the clad, the optical fiber is disconnected.
또한, 상기 실시예 1∼8, 비교예 1∼4에서 설명한 결과를 하기 표 1에 종합하여 나타낸다.In addition, the result demonstrated by said Examples 1-8 and Comparative Examples 1-4 is put together in following Table 1, and is shown.
[표 1]TABLE 1
본 발명은 실시예를 이용하여 설명되었지만, 당업자는 첨부된 청구의 범위에 의해 정의되는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 많은 변화와 대안을 마련할 수 있음을 이해할 것이다.While the invention has been described using examples, those skilled in the art will understand that many changes and alternatives can be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
이상과 같은 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 프리폼을 드로잉하여 얻어지는 광섬유는 수소 분위기에 노출되는 경우에도 드로잉 조건에 관계없이 파장 1,385 nm 부근에서의 광섬유의 OH 피크는 거의 상승되지 않는다.As is apparent from the above description, according to the embodiment of the present invention, the optical fiber obtained by drawing the preform hardly increases the OH peak of the optical fiber at a wavelength of 1,385 nm regardless of the drawing conditions even when exposed to hydrogen atmosphere. .
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